CN103031488A

CN103031488A - 一种热轧钢制造方法及热轧钢

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Publication number: CN103031488A
Application number: CN2011102979817A
Authority: CN
Inventors: 石新华; 裴小芳
Original assignee: JIANGSU STEEL GROUP CO Ltd JIANGSU; SUZHOU SUXIN SPECIAL STEEL CO Ltd; Peking University Founder Group Co Ltd
Current assignee: JIANGSU SUZHOU STEEL GROUP CO Ltd; New Founder Holdings Development Co ltd; Suzhou Suxin Special Steel Co ltd
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: CN103031488B

Abstract

本发明公开了一种热轧钢制造方法及热轧钢，用以节省制造高强韧性热轧钢的资源，降低生产成本。该方法包括：将原料溶化成钢水，其中所述钢水中含有重量占0.20～0.30的钼；对所述钢水进行精炼后，将所述钢水浇铸成铸坯；将所述铸坯轧制成热轧刚；热处理所述热轧钢。

Description

一种热轧钢制造方法及热轧钢

技术领域

本发明涉及冶金领域，特别涉及一种热轧钢制造方法及热轧钢。

背景技术

R4级海洋系泊锚链用热轧圆钢是造船工业常用的一种钢材，常采用大断面连铸坯以热轧方式轧制而成。目前所使用的R4级海洋系泊链热轧圆钢要求调质后的强韧性要达到以下要求，如屈服强度(σ_s)为580Mpa，抗拉强度(σ_b)为860Mpa，伸长率(δ)为12％，断面收缩率(ψ)50％，中心位置V型缺口平均冲击功在-20℃时为50J。

目前，为了满足R4级海洋系泊锚链用热轧圆钢的高强韧性要求，在制造过程中，通常采用较高的合金含量，如：铬Cr含量0.80-1.30％，镍Ni含量0.70-1.10％，钼Mo含量0.40-0.65％，铌Nb含量0.02-0.05％，这些都是贵重金属元素，其含量较高时，制造这种热轧圆钢的材料成本就很大。

发明内容

本发明实施例提供一种热轧钢制造方法及热轧钢，用以节省制造高强韧性热轧钢的资源，降低生产成本。

本发明实施例提供一种热轧钢的制造方法，包括：

将原料溶化成钢水，其中所述钢水中含有重量占0.20～0.30的钼；

对所述钢水进行进行精炼后，将所述钢水浇铸成铸坯；

将所述铸坯轧制成热轧刚；

热处理所述热轧钢。

本发明实施例提供一种热轧钢，该热轧钢中含有重量占0.20～0.30的钼。

本发明实施例中，在制造热轧钢的过程中，降低合金元素的含量，通过轧制过程中的温度控制，使得热轧钢具有高强韧性，即通过上述制造过程产出与高含量合金元素强韧性相同的热轧钢，这样，极大节省制造高强韧性热轧钢的资源，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例中热轧钢的制造工艺流程图。

具体实施方式

本发明实施例中，为节省制造高强韧性热轧钢的资源，降低生产成本，在制造热轧钢的过程中，降低合金元素的含量。但是，通过轧制过程中的温度控制，使得产出的热轧钢同样具有高强韧性，能满足R4级海洋系泊锚链用热轧圆钢的高强韧性要求。

本发明实施例中提供的热轧钢中贵重金属的含量变低了，一般该热轧钢中含有重量占0.20～0.30的钼。

当然，该热轧钢中还含有重量占0.90～1.10的铬，0.50～0.70的镍，重量占0.00～0.04的铌，以及重量占0.020～0.030的钛。

可见，铬、钼、镍、铌以及钛这些贵重金属元素所含的比例都小于现有的热轧钢的含量。

该热轧钢中还包括：重量占0.20～0.23的碳，重量占0.15～0.35的硅，重量占1.40～1.60的锰，重量占0.020～0.065的铝，重量占0.00～0.20的铜，重量占0.000～0.025的磷，重量占0.000～0.015的硫，以及重量占0.00～0.010的氮。因此，本发明实施例中热轧钢的化学组成及重量百分比为：碳0.20～0.23，硅0.15～0.35，锰1.40～1.60，铬0.90～1.10，钼0.20～0.30，铝0.020～0.065，镍0.50～0.70，铜0.00～0.20，磷0.000～0.025，硫0.000～0.015，氮0.00～0.010，铌0.00～0.04，钛0.020～0.030，余量为铁。

这种化学成分及含量的热轧钢经全直径调质热处理后具有高强韧性，具体为：在中心位置的V型缺口平均冲击功为：屈强比0.81～0.88；氢脆性能0.88-0.99；在中心位置的V型缺口平均冲击功为：0℃时，冲击功140～170J；-20℃时，冲击功120～150J。

并且，该热轧钢的经全直径调质热处理后，性能包括：屈服强度720～780Mpa，抗拉强度870～900Mpa，伸长率17～20％，断面收缩率61～68％中的一种或多种。

本发明实施例制造热轧钢的工艺路线与现有的工艺路线一致，包括以下步骤：电炉炼钢(EAF)→钢包精炼(LF精炼)→真空精炼(VD精炼)→连铸→切割→冷却(缓冷)→检验→判定→加热→轧制→切割→缓冷→热处理→超声+磁粉探伤→(精整)→判定→包装→称重→入库。

但是，由于本发明实施例中，合金元素的含量降低了，为使得该热轧钢具有高强韧性，必须改变轧制工艺中的加热制度。并且，还需改变热处理中的工艺参数。另外，为进一步提高热轧钢的致密性，还可对连铸工艺进行改进。

下面结合附图对热轧钢的制作工艺进行详细描述。

参见图1，本发明实施例热轧钢的制造方法包括以下步骤：

步骤110：将原料熔化成钢水并出钢。

原料包括主料和辅料，其中，主料包括生铁和废钢，当然，生铁也可以用铁水代替，或者将生铁和铁水同时加入。生铁和铁水应符合GB/T717-1998的有关要求，废钢应符合GB/T4223-2004《废钢铁》有关要求。

辅料包括铁合金及其它辅料材料，其中，辅料材料应符合文件编号：SG.J.002-04《合金、辅助材料等技术标准》的要求。

本实施例中以100吨吨位的电炉为例，将主料加入电炉中，其中，加入的生铁不少于50吨。废钢选用重废和剪切料，而且，废钢中不得有大型铸铁及结构件，并控制废钢中残余元素的含量，如Sn、Sb、B、As百分含量均小于0.02(重量)％，这样，废钢中残余元素的含量符合DNV船级社(挪威船级社)规范。

启动电炉使主料熔化成钢水，并造好泡沫渣，加强冶炼过程的脱磷，使磷含量降低至0.009(重量)％以下。

在熔化主料的同时烘烤钢包，并检查确认钢包的透气砖的透气是否良好，待钢包红包时出钢。钢包应采用渣线良好的钢包。

当电炉内的钢水温度达到1680℃以上时出钢，出钢量不大于105吨，而且终点碳含量不小于0.06(重量)％。

为防止出钢时出钢口卷渣，出钢口寿命在中前期，而且不得出钢下渣。在出钢过程中加入辅料，这里，辅料包括合金和渣料，其中，合金包括硅锰合金、锰铁、增碳剂以及铝块，渣料包括石灰和预熔渣。出钢时加入600kg石灰、500kg预熔渣及适量合金。

为节约铝块的用量，降低冶炼成本，辅料的加入顺序为：钼铁、镍板、铬铁、硅锰合金、锰铁、增碳剂、石灰、预熔渣、铝块，从而使出钢后的钢水的化学成分及含量(重量百分比)控制在表1的范围内。另外，合金和渣料是在500℃的温度下烘烤之后使用。

表1

本发明实施例中，通过控制热轧钢的化学成分及含量可以达到细化晶粒的目的，从而提高热轧钢的强韧性。

在本步骤，除控制热轧钢的化学成分及含量外，即除出钢时钢水的化学成分及含量与现有技术不同外，其它冶炼工艺均可与现有技术相同。

步骤120：对钢水进行精炼。

本发明实施例中，对钢水进行精炼包括：LF精炼和VD精炼。

其中，在LF精炼过程中，要确保炉渣流动性及白渣色操作，用碳粉、硅铁粉以及铝粒来保白渣，白渣保持时间不低于20分钟。同时，经过多次取样分析钢水的成分，并根据钢水中氧的含量严格控制碳粉和硅铁粉的加入量。在LF精炼前期可喂入铝线，并将座包铝含量控制在0.060％以内。在LF精炼后期不得使用硅铁粉脱氧。

另外，为使钢水充分脱氧，LF精炼时间不低于40分钟。优选在将钢包吊入VD炉的前15分钟不再向钢包内加入任何渣料。而且，在整个LF精炼过程中要及时调整好氩气的流量，严禁钢水裸露。

将LF精炼后的钢包吊入VD炉进行VD精炼。

在VD精炼时，为加快抽真空时间，一般应提前预约供应蒸汽，VD炉内的真空度为66.7Pa以上，钢包在66.7Pa以上的真空度下保持不少于15分钟。

VD精炼处理结束后分析钢水的成分，然后将铝的含量调整至0.030～0.040(重量)％，喂入钛线以将钛的含量调整至0.02～0.04(重量)％。在喂入钛线5分钟后，经氩气搅拌可以使钢水中各成分均匀。之后喂入硅钙线，通常喂入硅钙线的量不大于200米。然后，加入大包覆盖剂进行软吹氩，软吹氩时间不少于15分钟，达到钢种浇注温度后吊包。

需要说明的是，在实际冶炼过程中，喂入硅钙线的量也可以大于200米。

当然，本步骤所述的精炼过程可以采用现有技术公开的方法和工艺参数来实现

步骤130：将精炼后的钢水浇铸成铸坯。

即本步骤为将钢水连铸成连铸坯的过程，其中，采用优质浸入式水口，结晶器在使用前用保护渣烘烤，烘烤温度500～650℃，优选600℃，烘烤时间3小时以上。连铸时，采用氩气密封保护。大包水口做到自开，钢水的过热度控制30℃左右，同时注意拉速和温度的匹配，以浇铸出所需规格和定尺长度的连铸坯。拉速与温度(过热度)和热轧钢的断面有关，随着热轧钢断面直径的增加拉速降小，而温度越低拉速越大，具体的匹配关系见表2。

表2

本发明实施例中，还可在连铸过程中，顺序进行结晶器电磁搅拌工艺、末端电磁搅拌工艺和矫直过程中轻压下工艺。最后，将连铸坯放入缓冷坑缓冷，缓冷坑底部铺一层钢坯，顶部加盖，连铸坯在缓冷坑放置48小时以上后取出。

并且，连铸第一炉的连铸坯的头部和连铸最后一炉连铸坯的尾部应有足够的切除量。

其中，结晶器电磁搅拌工艺中电流为300A，频率为4Hz、末端电磁搅拌工艺中冶金长度为14～17m，电流为380A，频率为8Hz，周期为正转15s-停2秒-反转15S，以及矫直过程中轻压下工艺中压下量1.5～2.3mm。

结晶器电磁搅拌工艺、末端电磁搅拌工艺和矫直过程中轻压下工艺，这三个工艺都可打散结晶体，其中，结晶器电磁搅拌工艺可避免成分偏析，减少生成柱状晶体；末端电磁搅拌工艺可使连铸坯的内部组织均匀，减少气孔；而矫直过程中轻压下工艺减少连铸坯内的空洞，这样，通过三个工艺可以改善连铸坯的内部组织，提高热轧钢的致密性，按照《GB/T1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图》评定，连铸坯内部组织偏析在1.0级以下，疏松在1.5级以下。连铸坯的内部组织的改善可以提高热轧钢的强韧性。

当然，将钢水连铸成连铸坯的过程中可只用上述三个工艺中的一个，或两个工艺，例如：连铸过程中只采用结晶器电磁搅拌工艺，或，采用末端电磁搅拌工艺以及矫直过程中轻压下工艺，这样也可以在一定程度上提高热轧钢的致密性。

步骤140，将铸坯轧制成热轧钢。

在轧制铸坯的过程中，加热炉的加热制度为：预热段温度≤820℃；加热段温度1200±30℃；均热段温度1220±20℃。

现有技术中，加热段温度一般为1100℃左右，而本发明实例中，提高了加热温度，同时也改变了预热段温度，以及均热段温度，这样，不仅保证了连铸坯均匀透烧，而且通过温度控制，使得轧制后的热轧钢具有强韧性。

轧制完成后，热轧钢下冷床，并缓冷坑中缓冷。

步骤150：热处理热轧钢。

热处理热轧钢是对热轧钢进行全直径整体热处理，采用调质处理工艺，即，先进行淬火，再进行回火。具体为：

淬火，热轧钢在920±40℃温度下保温3～6小时，优选4小时，然后将其放入水中进行水淬。

回火，热轧钢在610±40℃的温度下保温3～6小时，优选4.5小时，然后将其放入水中进行水冷。

本步骤中的淬火和回火温度比现有技术中常采用的温度均高出30℃，这可以提高热轧钢内部铁素体的含量，进一步提高热轧钢的强韧性。

通过本实施例提供的热轧钢制造方法获得的热轧钢的强韧性见表3。

表3

由表3可知，通过本实施例所提供的热轧钢制造方法获得的热轧钢经调质后的强韧性不仅能满足R4级系泊链用热轧圆钢的使用要求，而且强韧性的各项性能均优于目前热轧钢的强韧性。

热轧钢的经全直径调质热处理后，性能包括：屈服强度720～780Mpa，抗拉强度870～900Mpa，伸长率17～20％，断面收缩率61～68％中的一种或多种。

该热轧钢的屈强比0.81～0.88；氢脆性能0.88-0.99；在中心位置的V型缺口平均冲击功为：0℃时，冲击功140～170J；-20℃时，冲击功120～150J。

通过上述热轧钢的制造方法可以用于制造系泊链用热轧圆钢，当然，本发明实施例还可以用于制造其它要求具有高强韧性特性的热轧圆钢，而且不限于热轧圆钢，而且也可以是热轧方钢等其它形状的热轧钢。

本发明实施例中，通过轧制过程中的温度控制，使得热轧钢在具有较低的合金元素的含量的同时，具有高强韧性，可见，该制造方法制造热轧钢时，即使降低钢种合金元素含量，也可以获得高强韧性的热轧钢，即，采用低含量合金元素也能生产出与高含量合金元素强韧性相同的热轧钢，可满足R4级海洋系泊锚链用热轧圆钢的高强韧性要求，这样，极大节省制造高强韧性热轧钢的资源，降低生产成本。

并且，通过连铸过程的结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌，连铸坯矫直过程中的轻压下以及加热温度的控制，改善连铸坯的低倍组织，提高致密性。

热处理过程中，淬火和回火温度比现有技术中常采用的温度均高出30℃，这可以提高热轧钢内部铁素体的含量，进一步提高热轧钢的强韧性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种热轧钢的制造方法，其特征在于，包括：

对所述钢水进行精炼后，将所述钢水浇铸成铸坯；

将所述铸坯轧制成热轧钢；

热处理所述热轧钢。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述钢水还包括：重量占0.90～1.10的铬，0.50～0.70的镍，重量占0.00～0.04的铌，以及重量占0.020～0.030的钛。

3.如权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述钢水还包括：重量占0.20～0.23的碳，重量占0.15～0.35的硅，重量占1.40～1.60的锰，重量占0.020～0.065的铝，重量占0.00～0.20的铜，重量占0.000～0.025的磷，重量占0.000～0.015的硫，以及重量占0.00～0.010的氮。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述将所述钢水浇铸成铸坯顺序包括：

结晶器电磁搅拌工艺，末端电磁搅拌工艺，以及矫直过程中轻压下工艺。

5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述结晶器电磁搅拌工艺中电流为300A，频率为4Hz；

所述末端电磁搅拌工艺中冶金长度为14～17m，电流为380A，频率为8Hz，周期为正转15s-停2秒-反转15S；

所述矫直过程中轻压下工艺中压下量为1.5～2.3mm。

6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述钢水浇铸成铸坯后，将所述铸坯放入缓冷坑进行缓冷。

7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述将所述铸坯轧制成热轧钢时的加热制度包括：预热段温度≤820℃；加热段温度1200±30℃；均热段温度1220±20℃。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，将所述铸坯轧制成热轧钢后，将所述热轧钢放置在空气中堆冷。

9.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在空气中堆冷后的热轧钢的内部偏析在1.0级以下，疏松在1.5级以下。

10.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，热处理所述热轧钢包括：

将所述热轧钢加热至920±40℃，并保温3～5小时；

将保温3～5小时后的热轧钢放入水中进行水淬；

将进行水淬后的热轧钢加热至610±40℃，并保温4～5小时；

将保温4～5小时后的热轧钢放入水中进行水冷。

11.一种热轧钢，其特征在于，所述热轧钢中含有重量占0.20～0.30的钼。

12.如权利要求11所述的热轧钢，其特征在于，所述热轧钢中还包括：重量占0.90～1.10的铬，0.50～0.70的镍，重量占0.00～0.04的铌，以及重量占0.020～0.030的钛。

13.如权利要求11或12所述的热轧钢，其特征在于，所述热轧钢中还包括：重量占0.20～0.23的碳，重量占0.15～0.35的硅，重量占1.40～1.60的锰，重量占0.020～0.065的铝，重量占0.00～0.20的铜，重量占0.000～0.025的磷，重量占0.000～0.015的硫，以及重量占0.00～0.010的氮。

14.如权利要求11所述的热轧钢，其特征在于，屈强比0.81～0.88；氢脆性能0.88-0.99；

在中心位置的V型缺口平均冲击功为：0℃时，冲击功140～170J；-20℃时，冲击功120～150J。

15.如权利要求11所述的热轧钢，其特征在于，所述热轧钢的经全直径调质热处理后，性能包括：屈服强度720～780Mpa，抗拉强度870～900Mpa，伸长率17～20％，断面收缩率61～68％中的一种或多种。